Tangkapan neutron

Tangkapan neutronadalahreaksi nuklirdi manainti atomdan satu atau lebihneutronbertabrakan dan bergabung untuk membentuk inti yang lebih berat.^[1]Karena neutron tidak memiliki muatan listrik, mereka dapat masuk ke dalam inti lebih mudah dibandingkanprotonyang bermuatan positf, yang ditolak denganelektrostatis.^[1]

Tangkapan neutron memainkan peran penting dalamnukleosintesiskosmik unsur berat. Dalam bintang, reaksi ini dapat dilanjutkan dalam dua cara: sebagai proses yang cepat (proses r) atau proses yang lambat (proses s).^[1]Intimassayang lebih besar dari 56 tidak dapat dibentuk olehreaksi termonuklir(yaitu denganfusi nuklir), tetapi dapat dibentuk oleh tangkapan neutron.^[1]

Tangkapan neutron pada fluks neutron kecil

Padafluks neutronkecil, seperti dalamreaktor nuklir,sebuah neutron tunggal ditangkap oleh inti. Misalnya, ketikaemasalami (¹⁹⁷Au) teradiasi oleh neutron,isotop¹⁹⁸Au kemudian terbentuk dalam keadaan yang sangat tereksitasi, dan dengan cepat meluruh ke keadaan dasar¹⁹⁸Au sambil mengemisisinar γ.Dalam proses ini,nomor massameningkat satu. Reaksi ini ditulis dengan formula dalam bentuk¹⁹⁷Au+n →¹⁹⁸Au+γ, atau dalam bentuk singkat¹⁹⁷Au(n,γ)¹⁹⁸Au. Jikaneutron termalyang digunakan, proses ini disebut tangkapan termal.

Isotop¹⁹⁸Au (Z=79) adalahemitor betayang meluruh menjadi isotop merkuri¹⁹⁸Hg (Z=80). Dalam proses ininomor atom(Z) meningkat satu.

Tangkapan neutron pada fluks neutron tinggi

DalamProses ryang terjadi di dalam bintang jika kerapatan fluks neutron begitu tinggi maka inti atom tidak memiliki waktu untuk meluruh melalui emisi beta di antara tangkapan neutron. Oleh karena itu nomor massa meningkat dengan jumlah yang besar sementara nomor atom (yaitu, unsur) tetap sama. Hanya saja setelah itu, inti yang sangat tidak stabil meluruh melalu banyakpeluruhan β-menjadi inti stabil atau tidak stabil dengan (mengakibatkan) nomor atom (menjadi) tinggi.

Penampang lintang tangkapan

Penampang lintang penyerapan neutronsebuah isotopunsur kimiamerupakan area penampang lintang efektif bahwa atom dari isotop yang menyajikan penyerapan, dan merupakan ukuran kemungkinan tangkapan neutron. Proses ini biasanya diukur dalambarn(b).

Penampang lintang penyerapan sering sangat tergantung padaenergi neutron.Dua langkah yang paling sering diukur adalah penampang lintang untuk penyerapantermal neutron,dan integral resonans yang dianggap sebagai kontribusi puncak serapan pada energi neutron tertentu khusus untuknuklidatertentu, biasanya di atas kisaran termal, tetapi dihadapi sebagaimoderasi neutronyang memperlambat neutron turun dari energi tinggi sesungguhnya.

Energi panas dari inti juga memiliki efek; sebagai kenaikan suhu,pelebaran Dopplermeningkatkan kemungkinan menangkap puncak resonans. Secara khusus, peningkatan kemampuanuranium-238untuk menyerap neutron pada suhu yang lebih tinggi (dan untuk melakukannya tanpa fisi) adalah mekanismeumpan baliknegatif yang membantu menjaga reaktor nuklir di bawah kendali.

Penggunaan

Analisis aktivasi neutrondapat digunakan untuk mendeteksi komposisi kimia pada bahan dari jarak jauh. Hal ini karena berbagai unsur melepaskan karakteristik radiasi yang berbeda ketika mereka menyerap neutron. Proses ini membuatnya berguna dalam berbagai bidang yang berhubungan dengan eksplorasi dan keamanan mineral.

Penyerap neutron

Penampang lintang neutron boron (kurva atas untuk¹⁰B dan kurva bawah untuk¹¹B)

Penyerap neutron yang paling penting adalah¹⁰Bsebagai¹⁰B₄C padabatang kendali,atauasam boratsebagaiair pendinginaditif padaPWR.Penyerap neutron penting lainnya yang digunakan dalam reaktor nuklir adalahxenon,kadmium,hafnium,gadolinium,kobalt,samarium,titanium,disprosium,erbium,europium,molibdenum,daniterbium;^[2]yang semuanya biasanya terdiri dari campuran berbagai isotop-beberapa penyerap neutron yang sangat baik. Hal ini juga terdapat pada kombinasi seperti Mo2B5,hafnium diborida,titanium diborida,disprosium titanat,dangadolinium titanat.

Hafnium,salah satu unsur stabil terakhir yang ditemukan, menyajikan kasus yang menarik. Meskipun hafnium merupakan unsur yang lebih berat, konfigurasi elektron yang membuatnya hampir identik dengan unsurzirkonium,dan mereka selalu ditemukan dalam bijih yang sama. Namun, sifat nuklir mereka berbeda dalam cara yang mendalam. Hafnium rajin menyerap neutron (Hf menyerap 600 kali lebih banyak dibanding Zr), dan dapat digunakan dalambatang kendalireaktor, sedangkan zirkonium alami bisa dibilang transparan untuk neutron. Jadi, zirkonium adalah bahan konstruksi yang sangat diinginkan untuk bagian internal reaktor, termasuk selubung logam daribatang bahan bakaryang mengandung baikuranium,plutonium,atauoksida campurandari dua unsur (bahan bakar MOX).

Oleh karena itu, sangat penting untuk dapat memisahkan zirkonium dari hafnium padapaduan logamyang terdapat secara alamiah. Pemisahan ini hanya dapat dilakukan dengan biaya murah dengan menggunakanresin pertukaran ionkimia modern.^[3]Resin serupa juga digunakan dalampengolahan ulang batang bahan bakar nuklir,jika diperlukan untuk uranium dan plutonium terpisah, dan kadang-kadangthorium.

Lihat pula

Referensi

^^a ^b ^c ^dAhmad, Ishfaq;Hans Mes; Jacques Hebert (1966)."Progress of theoretical physics: Resonance in the Nucleus".Institute of Physics.Ottawa, Canada: University of Ottawa (Department of Physics).3(3): 556–600.
^Prompt Gamma-ray Neutron Activation Analysis.International Atomic Energy Agency
^D. Franklin; R. B. Adamson (1 January 1984).Zirconium in the Nuclear Industry: Sixth International Symposium.ASTM International. hlm. 26–.ISBN 978-0-8031-0270-5.Diakses tanggal7 October2012.

Pranala luar

Thermal Neutron Capture Data Diarsipkan2006-05-26 diWayback Machine.
Thermal Neutron Cross Sectionsat the International Atomic Energy Agency

[University_of_Ottawa_(Department_of_Physics)-1] Ahmad, Ishfaq;Hans Mes; Jacques Hebert (1966)."Progress of theoretical physics: Resonance in the Nucleus".Institute of Physics.Ottawa, Canada: University of Ottawa (Department of Physics).3(3): 556–600.

[2] Prompt Gamma-ray Neutron Activation Analysis.International Atomic Energy Agency

[3] D. Franklin; R. B. Adamson (1 January 1984).Zirconium in the Nuclear Industry: Sixth International Symposium.ASTM International. hlm. 26–.ISBN 978-0-8031-0270-5.Diakses tanggal7 October2012.

[1]

[2]

[3]